《探索宇宙奥秘》课件.pptVIP

探索宇宙奥秘

课程概述宇宙的起源与演化天体物理学基础

宇宙的诞生大爆炸理论

宇宙膨胀哈勃定律遥远星系退行速度与距离成正比暗能量的作用推动宇宙加速膨胀的神秘力量

宇宙的组成可见物质4.9%暗物质26.8%暗能量68.3%

基本粒子费米子夸克轻子玻色子光子希格斯玻色子标准模型描述粒子相互作用的理论框架

四种基本力强核力最强作用力，束缚原子核弱核力负责放射性衰变电磁力负责分子形成和化学反应引力最弱但作用范围最广

引力牛顿万有引力定律质量之间相互吸引的力爱因斯坦广义相对论引力是时空弯曲的结果

时空弯曲引力透镜效应光线被大质量天体引力场弯曲可用于观测遥远星系黑洞时空极度弯曲的区域引力强大到光无法逃脱

黑洞事件视界无法返回的临界点奇点物质高度压缩的中心时空扭曲接近黑洞时间变慢

霍金辐射黑洞蒸发黑洞随时间损失质量量子效应虚粒子对在事件视界边缘产生理论预言霍金提出但尚未被直接观测

星系螺旋星系旋臂结构银河系属于此类椭圆星系无明显结构老年恒星为主不规则星系无对称形状常为碰撞产物

银河系10万光年直径光速传播需要10万年2000亿+恒星数量可能多达4000亿颗26000光年距离中心太阳系位置

本星系群银河系我们的家园，棒旋星系仙女座星系最近的大型星系麦哲伦云银河系的卫星星系

星际物质星际气体主要为氢和氦占星系质量的10-15%星际尘埃微小固体颗粒阻挡和散射光线

恒星的诞生分子云坍缩重力使气体云凝聚核心形成温度和密度逐渐升高原恒星阶段外层物质继续吸积核聚变开始中心温度达到临界点

主序星氢核聚变氢原子核合成氦放出能量引力平衡辐射压力与引力达到平衡稳定阶段恒星生命的大部分时间恒星分类按质量、亮度、温度划分

恒星演化主序阶段氢转化为氦的稳定期红巨星氢耗尽，外层膨胀氦闪核心开始燃烧氦行星状星云外层气体抛射，形成绚丽星云

恒星的死亡黑洞大质量恒星终点2中子星中等质量恒星残留白矮星类日恒星最终归宿

超新星爆发II型超新星大质量恒星核心坍缩引力崩塌产生剧烈爆炸Ia型超新星白矮星吸积物质超过钱德拉塞卡极限碳氧核心发生剧烈聚变

元素的起源1大爆炸核合成氢、氦、少量锂恒星核合成从碳到铁的元素3超新星核合成铁以后的重元素4中子星碰撞金等贵金属元素

行星系统原行星盘扁平旋转气体尘埃盘尘埃聚集形成岩石核心行星形成气体吸积或核心增长系统稳定轨道排列清理完成

太阳核心核聚变区域，温度达1500万度1辐射层能量通过光子缓慢向外传递2对流层热气体上升，冷气体下沉3光球层可见表面，温度约5500度4大气层包括色球层和日冕层5

类地行星

气态巨行星木星太阳系最大行星，大红斑特征土星壮观环系，低密度气态结构天王星蓝绿色大气，极端倾斜轴海王星强风速，深蓝色大气

矮行星与小天体冥王星2006年被重新分类有五个已知卫星小行星主要集中在小行星带谷神星为最大小行星彗星冰雪尘埃混合天体接近太阳时形成尾巴

系外行星发现方法视向速度法凌日法引力微透镜直接成像已知统计已确认超过5000颗涵盖多种类型大多系统不同于太阳系

宜居带液态水维持生命的关键条件适宜温度与恒星距离决定大气保护抵御辐射，维持温度寻找地外生命重点关注宜居带行星

暗物质观测证据星系旋转曲线异常引力透镜效应宇宙微波背景辐射候选粒子弱相互作用大质量粒子轴子原初黑洞

暗能量宇宙加速膨胀通过Ia型超新星观测发现本质未知最大宇宙之谜宇宙学常数爱因斯坦方程中的能量项斥力性质抵抗引力，推动膨胀

宇宙学原理均匀性宇宙大尺度上物质分布均匀各向同性从任何位置观测宇宙特性相同

宇宙微波背景辐射原初密度涨落星系和恒星辐射银河系前景辐射

宇宙的大尺度结构1星系基本天体单元星系团数十至数千星系聚集3超星系团多个星系团形成巨大结构长城结构巨大星系丝状分布宇宙空洞星系稀少区域

多重宇宙理论平行宇宙相同物理规律不同历史演化泡沫宇宙多个宇宙泡相互独立不同基本常数量子多世界每次量子测量创造新世界分支宇宙无限增多

量子力学与宇宙量子纠缠粒子状态相互关联爱因斯坦称为幽灵般的超距作用量子隧穿粒子穿越能量势垒违反经典力学预期

时间与空间时空连续体时间与空间相互关联时间膨胀效应强引力场或高速使时间变慢长度收缩高速物体在运动方向变短

宇宙的未来持续膨胀星系越来越远离热寂说能量均匀分布，热死亡大撕裂暗能量撕裂所有结构

天文学史古代天文学巴比伦、埃及、中国、玛雅地心说托勒密体系主导一千多年3日心说哥白尼革命性观点4望远镜时代伽利略开创观测新纪元

伽利略的贡献望远镜的使用首次将望远镜用于天文观测木星卫星的发现观测到四颗最大卫星金星相位证明行星环绕太阳

开普勒定律第一定律行星轨道是椭圆，太阳位于焦点第二定律行星与太阳的连线在相等时间扫过相等面积第三定律轨道周期的平方与轨道半长轴的立方成正比

牛顿力学第一运动定律惯性定律静止或匀速直线运动第二运动定律F=ma加速度与力成正比第三运动定律作用力与反